การสังเคราะห์ทางชีวภาพคืออะไร? ยกตัวอย่าง.

การสังเคราะห์ทางชีวภาพเป็นกระบวนการของการก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ ซึ่งโครงสร้างถูกกำหนดโดยลำดับนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอ (การสังเคราะห์โปรตีน) การสังเคราะห์ไบโอโพลีเมอร์ที่ไม่ใช่โปรตีนเกิดขึ้นดังนี้: ขั้นแรกจะมีการสังเคราะห์โปรตีน - เอ็นไซม์และด้วยความช่วยเหลือจากโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตไขมันฮอร์โมนและวิตามิน

กำหนดการดูดซึม

การดูดซึม (แอแนบอลิซึมหรือเมแทบอลิซึมของพลาสติก) เป็นชุดของปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ทางชีววิทยา ในระหว่างที่สารที่คล้ายกับสารในเซลล์จะเกิดขึ้นจากสารธรรมดาที่เข้าสู่เซลล์จากภายนอก

รหัสพันธุกรรมคืออะไร?

รหัสพันธุกรรมเป็นระบบแบบครบวงจรสำหรับการบันทึกข้อมูลทางพันธุกรรมในโมเลกุล DNE และ RNA ในรูปแบบของลำดับของนิวคลีโอไทด์ในพวกมัน มีข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์

กำหนดคุณสมบัติหลักของรหัสพันธุกรรม

1. ความจำเพาะ แฝดสามตัวเดียวกันจะสอดคล้องกับกรดอะมิโนเพียงตัวเดียวเสมอ

2. ความซ้ำซ้อน เบสไนโตรเจนสี่ชนิดที่เป็นไปได้มีอยู่ 64 ชนิด (3 ต่อทริปเล็ต) และเข้ารหัสสำหรับกรดอะมิโน 20 ตัว เป็นผลให้กรดอะมิโนบางชนิดถูกเข้ารหัสโดยแฝดสามตัวซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม

Z. ความเก่งกาจ รหัสพันธุกรรมเป็นสากลสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตัวอย่างเช่น ใน Escherichia coli และมนุษย์ก็เหมือนกัน

4. ไม่ทับซ้อนกัน Triplets ที่เข้ารหัสกรดอะมิโนจะไม่ทับซ้อนกัน แต่จะถูกอ่านและส่งต่อในภาพรวมเสมอ ไม่สามารถใช้เบสไนโตรเจนของแฝดสามตัวร่วมกับฐานไนโตรเจนของอีกสามตัว

กรดไรโบนิวคลีอิกสังเคราะห์ที่ไหน?

ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของ RNA ทุกประเภทมีอยู่ในลำดับของนิวคลีโอไทด์ของ DNA และรับรู้ได้ในขั้นตอนเดียวโดยการสังเคราะห์โมเลกุล RNA เสริมบนหนึ่งในสายโซ่ของโมเลกุล DNA นั่นคือ อันเป็นผลมาจากการถอดรหัส

การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นที่ไหน?

การรวมตัวโดยตรงของโมเลกุลโปรตีนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมบนไรโบโซม

อธิบายวิธีการสังเคราะห์โปรตีน

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการในสองขั้นตอน:

ขั้นตอนแรกคือการถอดความ - การแปลข้อมูลจากลำดับของ DNA triplets เป็นลำดับของ RNA triplets มันดำเนินการโดยการสังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสารเสริมบนหนึ่งในสายโซ่ของโมเลกุล DNA

ขั้นตอนที่สองคือการแปล - การถ่ายโอนข้อมูลจากลำดับของ RNA triplets ของผู้ส่งสารไปยังลำดับกรดอะมิโนของสายโซ่โพลีเปปไทด์ ดำเนินการโดยการเลือก anticodons ของการถ่ายโอน RNA ไปยัง codon (triplets) ของ messenger RNA ตามหลักการเสริม ถ้าแอนติโคดอนของ RNA การถ่ายโอนนั้นประกอบกับโคดอนของ RNA ของผู้ส่งสาร การเชื่อมต่อจะเกิดขึ้นระหว่างพวกมันและกรดอะมิโนจะรวมอยู่ในสายโซ่โพลีเปปไทด์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมบนไรโบโซมซึ่งติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของ RNA ของผู้ส่งสารและเคลื่อนที่ไปตามไรโบโซม

การสลายตัวคืออะไร? อธิบายขั้นตอนของการแตกตัว

การสลายตัว (แคแทบอลิซึม, เมแทบอลิซึมของพลังงาน) เป็นกระบวนการที่ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาการดูดซึม ไบโอโพลีเมอร์ที่ซับซ้อนจะแตกตัวเป็นสารธรรมดา ในกรณีนี้ พลังงานที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพจะถูกปล่อยออกมา

เมแทบอลิซึมของพลังงานมีสามขั้นตอน

1. การเตรียมการ ในขั้นตอนนี้ โมเลกุลของโพลีแซ็กคาไรด์ โปรตีน ไขมันจะแตกตัวเป็นโมเลกุลขนาดเล็กกว่าของกลูโคส กรดอะมิโน กรดไขมัน กลีเซอรอล พลังงานที่ปล่อยออกมาทั้งหมดจะกระจายไปในรูปของความร้อน

2. Anoxic (การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือ glycolysis) ขั้นตอนของการเกิดออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์นี้เรียกอีกอย่างว่าการหมัก ออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจนของโมเลกุลกลูโคส 1 ตัวสร้างโมเลกุล ATP 2 ตัว ATP เก็บพลังงานที่ปล่อยออกมา 40% ส่วนที่เหลือจะกระจายเป็นความร้อน

3. การแยกออกซิเจน (การหายใจแบบใช้ออกซิเจน) ที่เวทีนี้ สารประกอบอินทรีย์ออกซิไดซ์สู่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย CO2 และ H20 การแยกออกซิเจนมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนมากและเก็บ 60% ของพลังงานไว้ใน 36 ATP โมเลกุล

ATP มีบทบาทอย่างไรในการเผาผลาญของเซลล์?

พลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการออกซิเดชันของสารอาหารในเซลล์จะถูกเก็บไว้ในพันธะฟอสเฟตของโมเลกุล ATP ATP ให้พลังงานสำหรับทุกหน้าที่ของเซลล์ - การสังเคราะห์ทางชีวเคมี การแบ่งเซลล์ การหดตัวของกล้ามเนื้อ การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การบำรุงรักษาศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ และการนำกระแสประสาท

โมเลกุล ATP ประกอบด้วยอะดีนีนฐานไนโตรเจน น้ำตาลไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามส่วนที่เหลือ

บอกเราเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนพลังงานในเซลล์โดยใช้การสลายกลูโคสเป็นตัวอย่าง

1. ขั้นเตรียมการ. การสลายตัวของไกลโคเจนหรือแป้งเป็นโมเลกุลกลูโคส:

(C6H10O5)n + nH2O > C6H12O6

2. ออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจน จากโมเลกุลของกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะเกิดกรดไพรูวิก 2 โมเลกุล ATP 2 โมเลกุลและน้ำ 2 โมเลกุล ต่อมาโมเลกุลของกรดไพรูวิกจะลดลงเป็นกรดแลคติก:

C 6H 12O 6 + 2H 3PO 4 + 2ADP > 2C 3H 6O 3 + 2ATP + 2H 2O

3. ออกซิเดชันของออกซิเจน โมเลกุลของกรดแลคติกที่เกิดขึ้นและการมีอยู่ของออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็น คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเพื่อสร้าง 36 ATP โมเลกุล:

2SZNb03 + 60236ADF + 36NZRO.1 -

E 6C02 + 42H20 + 36ATF

คุณรู้จักสิ่งมีชีวิตประเภทใด

ตามประเภทของสารอาหาร สิ่งมีชีวิตทั้งหมดแบ่งออกเป็น autotrophic และ heterotrophic

สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่าออโตโทรฟ

Autotrophs - สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ด้วยค่าใช้จ่ายของแหล่งอนินทรีย์ของคาร์บอนไดออกไซด์ - คาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้พลังงานของแสงแดด - phototrophs หรือพลังงานของพันธะเคมี - chemotrophs สำหรับการดำเนินการตามกระบวนการสังเคราะห์

อธิบายระยะแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการของการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์เนื่องจากพลังงานของแสงแดด มีการสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะสว่างและมืด

ระยะแสงของการสังเคราะห์แสง มีการดูดซึมควอนตัมของการประมาณโดยคลอโรฟิลล์และโฟโตไลซิส (การสลายตัว) ของน้ำ เป็นผลให้เกิดโมเลกุล ATP ขึ้น อะตอมไฮโดรเจน H "ซึ่งใช้ต่อไปในระยะมืดสำหรับการสังเคราะห์กลูโคสและออกซิเจนระดับโมเลกุล (เป็นผลพลอยได้) ที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

ระยะมืดของการสังเคราะห์แสง กลูโคสเกิดจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับจากภายนอก ไฮโดรเจน H ที่ได้รับในช่วงแสง โดยใช้พลังงาน ATP ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นในเฟสแสงเช่นกัน

ทำไมการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชสีเขียวจึงปล่อยออกซิเจนอิสระสู่บรรยากาศ?

ระหว่างปฏิกิริยาของเฟสแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง ภายใต้การกระทำของควอนตัมแสงและเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับคลอโรฟิลล์ น้ำจะสลายตัว (โฟโตไลซิส) เป็นไฮโดรเจนอะตอมและอนุมูลอิสระ เฮ หลังมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ก่อตัวเป็นออกซิเจนและน้ำอิสระ

เนื่องจากออกซิเจนไม่รวมอยู่ในลำดับขั้นต่อไปของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนจึงถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

การสังเคราะห์ทางเคมีคืออะไร?

การสังเคราะห์ทางเคมี - กระบวนการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์โดยใช้คาร์บอนจากคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากพลังงานของพันธะเคมี อินทรียฺวัตถุ.

สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่า heterotrophs? ยกตัวอย่าง.

Heterotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่ใช้แหล่งคาร์บอนอินทรีย์ ซึ่งรวมถึงสัตว์ทุกชนิด เชื้อรา พืชส่วนใหญ่

(แท็ก: โมเลกุล, การสังเคราะห์, การสังเคราะห์ด้วยแสง, เกิดขึ้น, กรด, กระบวนการ, การสังเคราะห์, สิ่งมีชีวิต, พลังงาน, ออกซิเจน, คาร์บอนไดออกไซด์, เป็นผล, ลำดับ, ออกซิเจน, เบา, กรดอะมิโน ซึ่ง, โดย, ดำเนินการ, แฝดสาม, คาร์บอน, เกิดขึ้น, พลังงาน เซลล์ กรดอะมิโน เสริม นิวคลีโอไทด์ ใช้ สิ่งมีชีวิต แสงอาทิตย์ มืด ตระหนัก อินทรีย์ พันธะ ควอนตา สลายตัว ไม่ใช้ออกซิเจน ความร้อน นำ ไซโทพลาซึม บอก แลกเปลี่ยน ยัง ขนส่ง photolysis แสง ฟรี , สาร, สลาย, C6H12O6, ออกซิไดซ์, ไนโตรเจน, ลำดับ, อะตอม, เสมอ, พลังงาน, แฝดสาม, การรวมกัน, การแยก, การก่อตัว, กรรมพันธุ์, โพลีเปปไทด์, อนินทรีย์, การสลายตัว, สลายตัว, เวที, เวที, ส่องแสง, แฝดสาม, ระหว่าง, เก็บ, หัน บน จากภายนอก pyruvic ออกซิเดชัน คือ เรียกว่า ไฮโดรเจน สิ่งแวดล้อม โภชนาการ การหายใจ เซลล์ ออกซิเดชัน สารประกอบ ก่อตัว เคมี การสังเคราะห์ทางเคมี อธิบาย พืช สำหรับ การเขียน เช่น มนุษย์ ขาเข้า ไม่ใช่โปรตีน ไม่ทับซ้อนกัน พันธุกรรม รวมกันเป็นหนึ่ง คาร์โบไฮเดรต ถ่ายโอน หมี)

DNA - ผู้ให้บริการข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดในเซลล์ - ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการสังเคราะห์โปรตีน (การใช้ข้อมูลทางพันธุกรรมนี้) ในเซลล์ของสัตว์และพืช โมเลกุลของ DNA จะถูกแยกโดยเยื่อหุ้มนิวเคลียสจากไซโตพลาสซึม ซึ่งเป็นที่สังเคราะห์โปรตีน ตัวกลางถูกส่งจากนิวเคลียสไปยังไรโบโซม ซึ่งเป็นจุดรวมตัวของโปรตีน ซึ่งนำข้อมูลที่คัดลอกมาและสามารถผ่านรูพรุนของเยื่อหุ้มนิวเคลียสได้ Messenger RNA ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเมทริกซ์ เป็นตัวกลางดังกล่าว

ปฏิกิริยาเมทริกซ์คือปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบใหม่โดยอิงจากโมเลกุลขนาดใหญ่ "เก่า" ซึ่งทำหน้าที่เป็นเมทริกซ์ นั่นคือรูปแบบ แบบจำลองสำหรับการคัดลอกโมเลกุลใหม่ ปฏิกิริยาเมทริกซ์สำหรับการรับรู้ข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่ง DNA และ RNA มีส่วนร่วมคือ:

1. การจำลองดีเอ็นเอ- การเพิ่มของโมเลกุลดีเอ็นเอเป็นสองเท่าเนื่องจากมีการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่น DNA ของมารดาเป็นแม่แบบ

2. การถอดความ(ลาดพร้าว การถอดความ- การเขียนซ้ำ) เป็นการสังเคราะห์โมเลกุลอาร์เอ็นเอตามหลักการเสริมบนเทมเพลตของสายโซ่ DNA ตัวใดตัวหนึ่ง เกิดขึ้นในนิวเคลียสภายใต้การกระทำของเอนไซม์ RNA polymerase ที่ขึ้นกับ DNA Messenger RNA เป็นโมเลกุลที่มีสายเดี่ยว และยีนนั้นคัดลอกมาจากสายหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอที่มีสายคู่ ภาษาของ DNA triplets ถูกแปลเป็นภาษาของ codon และ RNA อันเป็นผลมาจากการถอดรหัสยีนที่แตกต่างกัน RNA ทุกประเภทจึงถูกสังเคราะห์ จากนั้น i-RNA, t-RNA, r-RNA ผ่านรูพรุนในซองจดหมายนิวเคลียร์จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของเซลล์เพื่อทำหน้าที่ของพวกมัน

3. ออกอากาศ (lat. การแปล- การถ่ายโอนการแปล) คือการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนบนเมทริกซ์ mRNA ที่โตเต็มที่ซึ่งดำเนินการโดยไรโบโซม มีหลายขั้นตอนในกระบวนการนี้:

ขั้นตอนที่หนึ่ง - การเริ่มต้น(จุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์). ในพลาสซึมของไซโตพลาสซึม ปลายด้านหนึ่งของ mRNA (ตรงจุดที่เป็นจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์โมเลกุลในนิวเคลียส) เข้าสู่ไรโบโซมและเริ่มการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์ โมเลกุล t-RNA ที่ขนส่งกรดอะมิโนกลูตามีน (t-RNA GLN) เชื่อมต่อกับไรโบโซมและติดอยู่ที่จุดเริ่มต้นของสายโซ่ m-RNA (รหัส UAG) ถัดจาก t-RNA ตัวแรก (ซึ่งไม่เกี่ยวกับโปรตีนสังเคราะห์) t-RNA ตัวที่สองที่มีกรดอะมิโนติดอยู่ ถ้าแอนติโคดอนคือ tRNA พันธะเปปไทด์จะเกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโนซึ่งเกิดจากเอนไซม์บางชนิด หลังจากนั้น tRNA จะออกจากไรโบโซม (ไปที่ไซโตพลาสซึมเพื่อหากรดอะมิโนใหม่) และ mRNA จะย้ายโคดอนหนึ่งตัว

ระยะที่สอง - การยืดตัว(การต่อสายโซ่). ไรโบโซมเคลื่อนที่ไปตามโมเลกุล mRNA ไม่ราบรื่นแต่เป็นพักๆ ทีละสามตัว tRNA ที่สามที่มีกรดอะมิโนจับกับแอนติโคดอนกับโคดอนของ mRNA เมื่อความสมบูรณ์ของพันธะถูกสร้างขึ้น ไรโบโซมจะใช้อีกขั้นตอนหนึ่งคือ "โคดอน" และเอ็นไซม์เฉพาะ "เชื่อมขวาง" กรดอะมิโนที่สองและสามที่มีพันธะเปปไทด์ - ห่วงโซ่เปปไทด์จะเกิดขึ้น กรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโตนั้นเชื่อมต่อกันในลำดับที่มีการเข้ารหัส codon ของ i-RNA (รูปที่ 14)

ขั้นตอนที่สาม - การเลิกจ้าง(สิ้นสุดการสังเคราะห์) ลูกโซ่ เกิดขึ้นเมื่อไรโบโซมแปลหนึ่งในสาม "โคดอนไร้สาระ" (UAA, UAG, UGA) ไรโบโซมกระโดดออกจาก mRNA การสังเคราะห์โปรตีนเสร็จสมบูรณ์

ดังนั้น เมื่อทราบลำดับการจัดเรียงของกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีน จึงสามารถกำหนดลำดับของนิวคลีโอไทด์ (แฝดสาม) ในสายโซ่ i-RNA และจากนั้น ลำดับของคู่นิวคลีโอไทด์ในส่วนดีเอ็นเอและรอง ในทางกลับกัน โดยคำนึงถึงหลักการของความสมบูรณ์ของนิวคลีโอไทด์

แต่ในกระบวนการของปฏิกิริยาเมทริกซ์ การเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นได้ - การกลายพันธุ์ สิ่งเหล่านี้เป็นการกลายพันธุ์ของยีนในระดับโมเลกุล ซึ่งเป็นผลมาจากความเสียหายต่างๆ ในโมเลกุลดีเอ็นเอ ซึ่งส่งผลต่อนิวคลีโอไทด์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป การกลายพันธุ์ของยีนทุกรูปแบบสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่

กลุ่มแรก- frameshift - เป็นการแทรกหรือลบนิวคลีโอไทด์ที่ได้รับบริจาคตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป codon หนึ่งหรือหลายรหัสเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับไซต์ของการละเมิด นี่เป็นความเสียหายของยีนที่รุนแรงที่สุด เนื่องจากโปรตีนจะรวมกรดอะมิโนที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง การลบและการแทรกดังกล่าวคิดเป็น 80% ของการกลายพันธุ์ของยีนที่เกิดขึ้นเองทั้งหมด

ผลเสียหายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดจากเรื่องไร้สาระ - การกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของโคดอนเทอร์มิเนเตอร์ที่ทำให้การสังเคราะห์โปรตีนหยุดชะงัก นี้สามารถนำไปสู่การยุติการสังเคราะห์โปรตีนก่อนวัยอันควรซึ่งเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็ว ผลที่ได้คือการตายของเซลล์หรือการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของการพัฒนาบุคคล

การกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการแทนที่ การลบ หรือการแทรกในส่วนการเข้ารหัสของยีนโดยลักษณะฟีโนไทป์จะปรากฏเป็นการแทนที่ของกรดอะมิโนในโปรตีน ขึ้นอยู่กับลักษณะของกรดอะมิโนและความสำคัญเชิงหน้าที่ของพื้นที่ที่เสียหาย มีการสูญเสียกิจกรรมการทำงานของโปรตีนทั้งหมดหรือบางส่วน สิ่งนี้แสดงให้เห็นในความมีชีวิตที่ลดลง การเปลี่ยนแปลงในลักษณะของสิ่งมีชีวิต ฯลฯ

กลุ่มที่สองเป็นการกลายพันธุ์ของยีนด้วยการแทนที่คู่เบสของนิวคลีโอไทด์ การแทนที่ฐานมีสองประเภท:

1. การเปลี่ยนผ่าน - การแทนที่ purine หนึ่งสำหรับฐาน purine อื่น (A สำหรับ G หรือ G สำหรับ A) หรือ pyrimidine หนึ่งสำหรับ pyrimidine อื่น (C สำหรับ T หรือ T สำหรับ C)

2. การแปลง - การเปลี่ยนฐาน purine หนึ่งฐานด้วยฐาน pyrimidine หรือในทางกลับกัน (A สำหรับ C หรือ G สำหรับ T หรือ A สำหรับ Y) ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงคือโรคโลหิตจางชนิดเคียว ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความผิดปกติที่สืบทอดมาในโครงสร้างของเฮโมโกลบิน ในยีนกลายพันธุ์ที่เข้ารหัสหนึ่งในสายเฮโมโกลบิน นิวคลีโอไทด์เดียวเท่านั้นที่ถูกรบกวน และอะดีนีนถูกแทนที่ด้วย uracil (GAAna GUA) ใน mRNA เป็นผลให้มีการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ทางชีวเคมีในสายβ-ของเฮโมโกลบินกรดกลูตามิกจะถูกแทนที่ด้วยวาลีน การแทนที่นี้จะเปลี่ยนพื้นผิวของโมเลกุลเฮโมโกลบิน: แทนที่จะเป็นดิสก์ biconcave เซลล์เม็ดเลือดแดงจะกลายเป็นเหมือนเคียวและอุดตันหลอดเลือดขนาดเล็กหรือถูกกำจัดออกจากการไหลเวียนอย่างรวดเร็วซึ่งนำไปสู่โรคโลหิตจางอย่างรวดเร็ว .

ดังนั้น ความสำคัญของการกลายพันธุ์ของยีนต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิตจึงไม่เหมือนกัน:

"การกลายพันธุ์แบบเงียบ" บางอย่างไม่ส่งผลต่อโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน (เช่น การแทนที่นิวคลีโอไทด์ที่ไม่นำไปสู่การแทนที่กรดอะมิโน)

การกลายพันธุ์บางอย่างทำให้สูญเสียการทำงานของโปรตีนและการตายของเซลล์โดยสิ้นเชิง (เช่น การกลายพันธุ์ที่ไร้สาระ)

การกลายพันธุ์อื่น ๆ - ด้วยการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพใน i-RNA และกรดอะมิโนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของสิ่งมีชีวิต

การกลายพันธุ์บางอย่างที่เปลี่ยนคุณสมบัติของโมเลกุลโปรตีนมีผลเสียหายต่อกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ - การกลายพันธุ์ดังกล่าวทำให้เกิดโรคร้ายแรง (เช่น การเปลี่ยนผ่าน)

การแก้ปัญหาโดยละเอียดหน้า 135 ในระดับชีววิทยาขั้นสูงสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 ผู้เขียน Zakharov V.B. , Mamontov S.G. ระดับสูง 2015

• Gdz สมุดงานในวิชาชีววิทยาชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 สามารถพบได้

คำถามและงานในการตรวจสอบ

คำถามที่ 1. การเผยแผ่คืออะไร? อธิบายขั้นตอนในกระบวนการนี้

ผลรวมของปฏิกิริยาความแตกแยกเรียกว่าการแลกเปลี่ยนพลังงานของเซลล์หรือการแตกตัว การสลายตัวจะตรงกันข้ามกับการดูดซึมโดยตรง: เนื่องจากการแตกตัว สารสูญเสียความคล้ายคลึงกันกับสารของเซลล์

การเผาผลาญพลังงานมักจะแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือการเตรียมการ ในขั้นตอนนี้ โมเลกุลของได- และโพลีแซ็กคาไรด์ ไขมัน โปรตีนจะแตกตัวเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก - กลูโคส กลีเซอรอลและกรดไขมัน กรดอะมิโน โมเลกุลขนาดใหญ่ของกรดนิวคลีอิก - ไปเป็นเบสไนโตรเจน - นิวคลีโอไทด์ ในขั้นตอนนี้จะมีการปล่อยพลังงานจำนวนเล็กน้อยซึ่งกระจายไปในรูปของพลังงานความร้อน

ระยะที่สองเป็นพิษหรือไม่สมบูรณ์ เรียกอีกอย่างว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือการหมัก คำว่า "การหมัก" มักใช้กับกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์ของจุลินทรีย์หรือพืช สารที่เกิดขึ้นในขั้นตอนนี้โดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์เข้าสู่เส้นทางของความแตกแยกเพิ่มเติม ในกล้ามเนื้อ เช่น ผลของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน โมเลกุลของกลูโคสจะแตกตัวเป็น 2 โมเลกุลของกรดแลคติก (ไกลโคไลซิส) กรดฟอสฟอริกและ ADP เกี่ยวข้องกับการสลายกลูโคส

ขั้นตอนที่สามของการเผาผลาญพลังงานคือระยะของการหายใจแบบใช้ออกซิเจนหรือการแยกออกซิเจน ปฏิกิริยาของเมแทบอลิซึมของพลังงานในระยะนี้ถูกกระตุ้นด้วยเอนไซม์เช่นกัน เมื่อ O เข้าถึงเซลล์ สารที่เกิดขึ้นในขั้นตอนก่อนหน้าจะถูกออกซิไดซ์ไปยังผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - H2O และ CO2 การหายใจด้วยออกซิเจนมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนมากและการสะสมในโมเลกุล ATP

คำถามที่ 2. บทบาทของ ATP ในการเผาผลาญของเซลล์คืออะไร?

สิ่งมีชีวิตสามารถใช้พลังงานที่จับกับสารเคมีเท่านั้น สารทุกชนิดมีพลังงานศักย์อยู่จำนวนหนึ่ง ตัวพาวัสดุหลักของมันคือพันธะเคมี การแตกหรือการเปลี่ยนแปลงซึ่งนำไปสู่การปลดปล่อยพลังงาน ระดับพลังงานของพันธะบางตัวมีค่า 8-10 kJ - พันธะเหล่านี้เรียกว่าปกติ พันธะอื่นๆ มีพลังงานมากกว่ามาก - 25-40 kJ - สิ่งเหล่านี้เรียกว่าพันธะมหภาค สารประกอบที่รู้จักกันเกือบทั้งหมดที่มีพันธะดังกล่าวมีอะตอมของฟอสฟอรัสหรือกำมะถันในองค์ประกอบของพวกมัน โดยที่พันธะเหล่านี้ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในโมเลกุล กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP) เป็นหนึ่งในสารประกอบที่มีบทบาทสำคัญในชีวิตเซลล์

กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP) ประกอบด้วยเบสอินทรีย์ (I) คาร์โบไฮเดรตไรโบไฮเดรต (II) และกรดฟอสฟอริกสามตัว (III) การรวมกันของอะดีนีนและไรโบสเรียกว่าอะดีโนซีน หมู่ไพโรฟอสเฟตมีพันธะมหภาค ระบุโดย ~ การสลายตัวของโมเลกุล ATP หนึ่งโมเลกุลโดยมีส่วนร่วมของน้ำนั้นมาพร้อมกับการกำจัดกรดฟอสฟอริกหนึ่งโมเลกุลและการปล่อย พลังงานฟรีซึ่งเท่ากับ 33-42 kJ / mol ปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับ ATP ถูกควบคุมโดยระบบเอนไซม์

คำถามที่ 3 บอกเราเกี่ยวกับการเผาผลาญพลังงานในเซลล์โดยใช้การสลายกลูโคสเป็นตัวอย่าง

คำถามที่ 4. คุณรู้จักสิ่งมีชีวิตประเภทใด

ตามประเภทของสารอาหาร สิ่งมีชีวิตทั้งหมดแบ่งออกเป็น autotrophic, heterotrophic และ mixotrophic

คำถามที่ 5. สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่า autotrophic?

Autotrophs - สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ด้วยค่าใช้จ่ายของแหล่งอนินทรีย์ของคาร์บอนไดออกไซด์ - คาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้พลังงานของแสงแดด - phototrophs หรือพลังงานของพันธะเคมี - chemotrophs สำหรับการดำเนินการตามกระบวนการสังเคราะห์

คำถามที่ 6 อธิบายระยะแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการของการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ในใบของพืชสีเขียวบน แดด. มีการสังเคราะห์ด้วยแสงในระยะสว่างและมืด

ที่ทางเข้าของเฟสแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง quanta จะถูกดูดซับโดยคลอโรฟิลล์และโฟโตไลซิส (การสลายตัว) ของน้ำเกิดขึ้น เป็นผลให้เกิดโมเลกุล ATP ขึ้น อะตอมไฮโดรเจน H "ซึ่งใช้ต่อไปในระยะมืดสำหรับการสังเคราะห์กลูโคสและออกซิเจนระดับโมเลกุล (เป็นผลพลอยได้) ที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

ระยะมืดของการสังเคราะห์แสง กลูโคสเกิดจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับจากภายนอก ไฮโดรเจน H ที่ได้รับในช่วงแสง โดยใช้พลังงาน ATP ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นในเฟสแสงเช่นกัน

คำถามที่ 7. เหตุใดออกซิเจนอิสระจึงถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชสีเขียว

ออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ในระหว่างปฏิกิริยาของเฟสแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง ภายใต้การกระทำของควอนตัมแสงและเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับคลอโรฟิลล์ การสลายตัว (โฟโตไลซิส) ของน้ำกลายเป็นไฮโดรเจนอะตอมและอนุมูลอิสระเฮ- หลังมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันทำให้เกิดออกซิเจนและน้ำฟรี

เนื่องจากออกซิเจนไม่รวมอยู่ในลำดับขั้นต่อไปของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนจึงถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

คำถามที่ 8 การสังเคราะห์ทางเคมีคืออะไร?

การสังเคราะห์ทางเคมีเป็นกระบวนการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์โดยใช้คาร์บอนจากคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากพลังงานของพันธะเคมี สารอนินทรีย์.

คำถามที่ 9 สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่า heterotrophic? ยกตัวอย่าง.

เฮเทอโรโทรฟเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้โดยการสังเคราะห์ด้วยแสงหรือการสังเคราะห์ทางเคมี สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมชีวิต พวกเขาต้องการสารอินทรีย์จากภายนอก นั่นคือ ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตอื่น ในระหว่างการย่อยอาหาร เอนไซม์ย่อยอาหารจะย่อยโพลีเมอร์ของสารอินทรีย์ให้เป็นโมโนเมอร์ สัตว์และเชื้อราเกือบทั้งหมดเป็น heterotrophs

คำถามและงานสำหรับการอภิปราย

คำถามที่ 1 สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่า autotrophic? autotrophs แบ่งออกเป็นกลุ่มใด?

สิ่งมีชีวิต autotrophic คือสิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ (คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และสารประกอบอนินทรีย์ของไนโตรเจนและกำมะถัน) ขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานที่ใช้ไป autotrophs แบ่งออกเป็นสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงและเคมีสังเคราะห์ แบบแรกใช้พลังงานแสง ในขณะที่แบบหลังใช้พลังงานคายความร้อน ปฏิกริยาเคมี(ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบอนินทรีย์) กล่าวคือ พลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์ต่างๆ (ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย เป็นต้น)

คำถามที่ 2 อะไรคือกลไกสำหรับการก่อตัวของออกซิเจนอิสระอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชสีเขียว? ขยายความสำคัญทางชีวภาพและระบบนิเวศของกระบวนการนี้

โดยทั่วไป สมดุลทางเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถแสดงเป็นสมการง่ายๆ ดังนี้

ไฮโดรเจนที่จำเป็นในการลดคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นกลูโคสจะถูกนำออกจากน้ำ และออกซิเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นผลพลอยได้ กระบวนการนี้ต้องการพลังงานแสง เนื่องจากน้ำเพียงอย่างเดียวไม่สามารถลดคาร์บอนไดออกไซด์ได้

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่ทุกชีวิตบนโลกขึ้นอยู่กับ เกิดขึ้นเฉพาะในพืชเท่านั้น ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะผลิตสารอินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากสารอนินทรีย์ คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในอากาศเข้าสู่ใบผ่านช่องเปิดพิเศษในผิวหนังชั้นนอกของใบซึ่งเรียกว่าปากใบ น้ำและแร่ธาตุเคลื่อนตัวจากดินสู่รากและจากที่นั่นถูกส่งไปยังใบผ่านระบบนำพาของพืช พลังงานที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์นั้นมาจากดวงอาทิตย์ พลังงานนี้ถูกดูดซับโดยเม็ดสีพืช ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคลอโรฟิลล์ ในเซลล์ การสังเคราะห์สารอินทรีย์เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ซึ่งมีคลอโรฟิลล์ ออกซิเจนอิสระที่ผลิตขึ้นในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ

คำถามที่ 3 จากการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลและปริมาณ ATP ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตอยู่ที่ไหน?

การสังเคราะห์เอทีพีเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียระหว่างการหายใจ ดังนั้น เอ็นไซม์และโคแฟกเตอร์ของห่วงโซ่ทางเดินหายใจทั้งหมด เอ็นไซม์ของออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชันทั้งหมดจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในออร์แกเนลล์เหล่านี้

พื้นที่ปัญหา

คำถามที่ 1 ข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับคุณสมบัติและคุณสมบัติของไวรัส DNA และ RNA เกิดขึ้นได้อย่างไร

โดยธรรมชาติแล้ว กรดนิวคลีอิกเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรม กรดนิวคลีอิกมีสองประเภทหลัก: DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) และอาร์เอ็นเอ (กรดไรโบนิวคลีอิก) ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ กรดนิวคลีอิกพบได้ในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม (เซลล์ SAP) ไวรัสแม้ว่าจะไม่ใช่โครงสร้างเซลล์ แต่ก็มีกรดนิวคลีอิกอยู่ด้วย ตามชนิดของกรดนิวคลีอิกที่มีอยู่ ไวรัสแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประกอบด้วย DNA และประกอบด้วย RNA ไวรัสที่มี DNA ได้แก่ ไวรัสตับอักเสบบี เริม และอื่นๆ จุลินทรีย์ที่มี RNA เป็นตัวแทนจากไข้หวัดใหญ่และพาราอินฟลูเอนซา, ไวรัสโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องของมนุษย์ (HIV), ตับอักเสบเอ ฯลฯ ในจุลินทรีย์เหล่านี้เช่นเดียวกับในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ นิวเคลียส กรดมีบทบาทเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรม ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนต่างๆ ( ข้อมูลทางพันธุกรรม) ถูกเข้ารหัสในโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกในรูปแบบของลำดับนิวคลีโอไทด์จำเพาะ ( ส่วนประกอบดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ) ยีนกรดนิวคลีอิกของไวรัสเข้ารหัสเอ็นไซม์และโปรตีนโครงสร้างหลายชนิด DNA และ RNA ของไวรัสเป็นสารตั้งต้นของพันธุกรรมและความแปรปรวนของจุลินทรีย์เหล่านี้ ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักสองประการในการวิวัฒนาการของไวรัสโดยเฉพาะและของสัตว์ป่าโดยทั่วไป

คำถามที่ 2 ความหมายทางชีวภาพของความซ้ำซ้อนของรหัสพันธุกรรมคืออะไร?

ความซ้ำซ้อนของรหัสเป็นผลมาจากธรรมชาติของแฝดสาม และหมายความว่ากรดอะมิโนหนึ่งตัวสามารถเข้ารหัสได้โดยทริปเล็ตหลายๆ ตัว (เนื่องจากมีกรดอะมิโน 20 ตัว และแฝดสาม 64 ตัว) ข้อยกเว้นคือเมไทโอนีนและทริปโตเฟน ซึ่งถูกเข้ารหัสโดยแฝดสามตัวเดียวเท่านั้น นอกจากนี้ แฝดสามบางตัวยังทำหน้าที่เฉพาะ ดังนั้นในโมเลกุล mRNA สามตัว - UAA, UAG, UGA - กำลังยุติ codons นั่นคือสัญญาณหยุดที่หยุดการสังเคราะห์ของสายโซ่โพลีเปปไทด์ แฝดสามที่สอดคล้องกับเมไทโอนีน (AUG) ซึ่งยืนอยู่ที่จุดเริ่มต้นของสายโซ่ DNA ไม่ได้เข้ารหัสกรดอะมิโน แต่ทำหน้าที่ในการเริ่มต้นการอ่าน (ที่น่าตื่นเต้น)

ความซ้ำซ้อนของลำดับการเข้ารหัสเป็นคุณสมบัติที่มีค่าที่สุดเมื่อ เนื่องจากจะเพิ่มความต้านทานของการไหลของข้อมูลต่อผลกระทบด้านลบของสภาพแวดล้อมภายนอกและภายใน ในการกำหนดลักษณะของกรดอะมิโนที่จะรวมอยู่ในโปรตีน นิวคลีโอไทด์ที่สามในโคดอนไม่สำคัญเท่ากับสองตัวแรก สำหรับกรดอะมิโนหลายชนิด การแทนที่นิวคลีโอไทด์ในตำแหน่งที่สามของโคดอนจะไม่ส่งผลต่อความหมายของมัน

คำถามที่ 3 ข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของโมเลกุลที่ไม่ใช่โปรตีนถูกสังเคราะห์ขึ้นในเซลล์ได้อย่างไร

ข้อมูลทางพันธุกรรมถูกเข้ารหัสใน DNA และ RNA

คำถามที่ 4 คุณคิดว่าเป็นไปได้ไหมที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของการสังเคราะห์ด้วยแสง?

การปฏิบัติตามระบอบการชลประทาน

ด้านประยุกต์

คำถามที่ 1 คุณคิดว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงในพืชสีเขียวได้อย่างไร

ตามกลไกของอิทธิพลภายในและ ปัจจัยภายนอกการดำเนินการตามตัวชี้วัดกิจกรรมการสังเคราะห์แสงของพืชในการเกษตรมีการใช้เทคนิคจำนวนหนึ่งเพื่อเพิ่มความเข้มของการสังเคราะห์แสงและเพิ่มผลผลิตพืชผล ได้แก่ :

การปฏิบัติตามระบอบการชลประทาน

การปฏิบัติตามระบอบโภชนาการแร่ธาตุ

การใช้น้ำสลัดที่จำเป็นทางใบพร้อมธาตุขนาดเล็ก

การเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในพื้นดินที่ได้รับการคุ้มครองเนื่องจากการใช้ปุ๋ยอินทรีย์ (การใช้ปุ๋ยคอก) การใช้น้ำแข็งแห้งและการสูบบุหรี่ในเรือนกระจก ในเวลาเดียวกัน แตงกวาไม่เพียงเพิ่มความเข้มของการสังเคราะห์แสง แต่ยังเพิ่มจำนวนดอกเพศเมียด้วย

คำถามที่ 2 คุณสามารถยกตัวอย่างเกี่ยวกับการใช้คุณลักษณะของการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตในด้านการแพทย์ การเกษตร และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ได้อย่างไร?

ตัวอย่างของการเผาผลาญในอุตสาหกรรมขนมคือการใช้ยีสต์

งาน

คำถามที่ 1 เขียนปฏิกิริยาของเฟสแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง กำหนดวิธีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและโปรตอน

คำถามที่ 3 อธิบายกระบวนการแยกโมเลกุลอินทรีย์ด้วยการมีส่วนร่วมของออกซิเจนในเซลล์แอโรบิก

การหายใจเป็นการสลายตัวของสารอินทรีย์โดยออกซิเดชันโดยมีส่วนร่วมของออกซิเจน ควบคู่ไปกับการก่อตัวของสารออกฤทธิ์ทางเคมีและการปล่อยพลังงานซึ่งเซลล์ใช้ในกระบวนการชีวิต

ในกระบวนการหายใจจะมีการสร้างพลังงานจำนวนมหาศาล หากทั้งหมดโดดเด่นในคราวเดียว เซลล์ก็จะไม่ดำรงอยู่ แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเพราะพลังงานไม่ได้ถูกปล่อยออกมาทั้งหมดในคราวเดียว แต่เป็นขั้นตอนในส่วนเล็ก ๆ การปล่อยพลังงานในปริมาณที่น้อยนั้นเกิดจากการที่การหายใจเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน ในแต่ละขั้นตอนซึ่งมีการสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นกลางต่างๆ (ที่มีความยาวต่างกันของห่วงโซ่คาร์บอน) และปล่อยพลังงาน พลังงานที่ปล่อยออกมาจะไม่ถูกใช้ไปในรูปของความร้อน แต่ถูกเก็บไว้ในสารประกอบ macroergic สากล - ATP ในระหว่างการแยกตัวของ ATP พลังงานสามารถใช้ในกระบวนการใดๆ ที่จำเป็นต่อการรักษาชีวิตของสิ่งมีชีวิต: สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ต่างๆ การทำงานเชิงกล การรักษาแรงดันออสโมติกของโปรโตพลาสซึม ฯลฯ

การเผาผลาญและการแปลงพลังงานเป็นพื้นฐานของกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ เมแทบอลิซึมของพลังงานในเซลล์และสาระสำคัญ คุณค่าของ ATP ในการเผาผลาญพลังงาน

การแลกเปลี่ยนพลาสติก การสังเคราะห์ด้วยแสง วิธีเพิ่มผลผลิตพืชผลทางการเกษตร การสังเคราะห์โปรตีน ยีนและบทบาทในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ รหัสดีเอ็นเอ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์ ความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการเมแทบอลิซึมของพลาสติกและพลังงาน

คำถามสำหรับการตรวจสอบตนเอง:

การสังเคราะห์ทางชีวภาพคืออะไร? ยกตัวอย่าง.

กำหนดการดูดซึม

รหัสพันธุกรรมคืออะไร? กำหนดคุณสมบัติหลักของรหัสพันธุกรรม?

กรดไรโบนิวคลีอิกสังเคราะห์ที่ไหน?

การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นที่ไหน? บอกเราว่าการสังเคราะห์ 6elka ดำเนินการอย่างไร

การสลายตัวคืออะไร? อธิบายขั้นตอนของการแตกตัว

ATP มีบทบาทอย่างไรในการเผาผลาญของเซลล์?

บอกเราเกี่ยวกับการเผาผลาญพลังงานในเซลล์โดยใช้การสลายกลูโคสเป็นตัวอย่าง

คุณรู้จักสิ่งมีชีวิตประเภทใด สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่าออโตโทรฟ สิ่งมีชีวิต autotrophic แบ่งออกเป็นกลุ่มใด?

อธิบายระยะแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ทำไมการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชสีเขียวจึงปล่อยออกซิเจนอิสระสู่บรรยากาศ?

การสังเคราะห์ทางเคมีคืออะไร?

ยกตัวอย่างสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง

สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่เรียกว่า heterotrophs? ยกตัวอย่าง.

หมวดที่ 4 การสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต

ความสามารถในการสืบพันธุ์หรือการสืบพันธุ์ด้วยตนเองเป็นหนึ่งในลักษณะที่สำคัญที่สุดของธรรมชาติอินทรีย์ การสืบพันธุ์เป็นคุณสมบัติที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดโดยไม่มีข้อยกเว้น ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การมีอยู่ของสัตว์และพืชชนิดใดๆ แบคทีเรียและเชื้อรา ความต่อเนื่องระหว่างบุคคลที่เป็นพ่อแม่และลูกหลานของพวกมันจะคงอยู่ผ่านการสืบพันธุ์เท่านั้น

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์คือกรรมพันธุ์เช่น ความสามารถในการทำซ้ำคุณสมบัติและลักษณะของผู้ปกครอง

เป็นที่ทราบกันดีว่าการสืบพันธุ์ในรูปแบบต่างๆ เป็นที่รู้จัก แต่ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ทางเพศและไม่อาศัยเพศ

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงของรุ่นและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตบนพื้นฐานของเซลล์สืบพันธุ์แบบพิเศษที่เกิดขึ้นในต่อมเพศ ในวิวัฒนาการของการสืบพันธุ์ ความก้าวหน้ามากที่สุดคือวิธีการที่สิ่งมีชีวิตใหม่พัฒนาขึ้นอันเป็นผลมาจากการรวมตัวของเซลล์สืบพันธุ์สองเซลล์ที่เกิดจากพ่อแม่ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง สเปิร์มและไข่มักก่อตัวขึ้นในร่างกายของสิ่งมีชีวิตเดียวกัน ปรากฏการณ์ดังกล่าว - กะเทย - เรียกว่ากระเทย ไม้ดอกยังเป็นกะเทย มีหลายกรณีที่สิ่งมีชีวิตใหม่ไม่จำเป็นต้องปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากการรวมตัวของเซลล์สืบพันธุ์ ในสัตว์และพืชบางชนิด พัฒนาการสังเกตได้จากไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์ การสืบพันธุ์ดังกล่าวเรียกว่าพรหมจารีหรือ parthenogenetic

การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศมีลักษณะโดยข้อเท็จจริงที่ว่าบุคคลใหม่พัฒนาจากการไม่อาศัยเพศ (โซมาติก) เซลล์

คำถามสำหรับการตรวจสอบตนเอง:

คุณรู้วิธีการสืบพันธุ์แบบใด? การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศคืออะไร?

สิ่งมีชีวิตใดสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ? คุณรู้รูปแบบการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศรูปแบบใด? ยกตัวอย่าง.

ทำไมที่ การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศลูกหลานมีความคล้ายคลึงกันและกับพ่อแม่หรือไม่?

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศแตกต่างจากการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศอย่างไร? ระบุความแตกต่างระหว่างไมโอซิสและไมโทซิส

ความหมายทางชีวภาพของไมโอซิสคืออะไร? ทำไมเซลล์สืบพันธุ์ที่โตเต็มที่ของสิ่งมีชีวิตหนึ่งตัวจึงมีอยู่ ชุดค่าผสมที่แตกต่างกันยีน?

มีข้อดีเชิงวิวัฒนาการของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมากกว่าการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศหรือไม่?

ยาปฏิชีวนะเป็นของเสียพิเศษของจุลินทรีย์และการดัดแปลงที่มีฤทธิ์ทางสรีรวิทยาสูงในการต่อต้านจุลินทรีย์บางกลุ่ม (ไวรัส แบคทีเรีย เชื้อรา สาหร่าย) หรือเนื้องอกร้าย แนวคิดดั้งเดิมเกี่ยวกับยาปฏิชีวนะมีความเกี่ยวข้องกับการใช้อย่างแพร่หลายใน ยาสมัยใหม่และสัตวแพทยศาสตร์ ยาปฏิชีวนะบางชนิดใช้เป็นยากระตุ้นการเจริญเติบโตของสัตว์ ในการต่อสู้กับโรคพืช และในการบรรจุกระป๋อง ผลิตภัณฑ์อาหารและในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ (ในสาขาชีวเคมี อณูชีววิทยา พันธุศาสตร์ เนื้องอกวิทยา) ตามการจำแนกตามโครงสร้างทางเคมี ยาปฏิชีวนะสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:

1. สารประกอบอะไซคลิก (ยกเว้นกรดไขมันและเทอร์พีน)

2. สารประกอบอะลิไซคลิก (รวมถึงเตตราไซคลีน)

3. สารประกอบอะโรมาติก

5. เฮเทอโรไซเคิลที่มีออกซิเจน

7. เปปไทด์

ปัจจุบันมีสามวิธีในการรับยาปฏิชีวนะ: ทางชีวภาพ, วิธีการได้รับยากึ่งสังเคราะห์และการสังเคราะห์สารเคมี - แอนะล็อกของยาปฏิชีวนะตามธรรมชาติ

ยาปฏิชีวนะสังเคราะห์

การศึกษาโครงสร้างทางเคมีของยาปฏิชีวนะทำให้ได้มาจากการสังเคราะห์ทางเคมี ยาปฏิชีวนะตัวแรกที่ได้จากวิธีนี้คือคลอแรมเฟนิคอล ความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาและเคมีได้นำไปสู่การสร้างยาปฏิชีวนะที่มีคุณสมบัติที่ปรับเปลี่ยนทิศทาง โดยออกฤทธิ์นาน และมีฤทธิ์ต้านเชื้อ Staphylococci ที่ดื้อต่อยาเพนนิซิลลิน ยาที่ใช้เวลานาน ได้แก่ ekmonovocillin, bicillin 1,3,5

ยาปฏิชีวนะกึ่งสังเคราะห์

พวกมันถูกจัดทำขึ้นในลักษณะผสมผสาน: โดยวิธีการสังเคราะห์ทางชีววิทยาจะได้รับนิวเคลียสหลักของโมเลกุลยาปฏิชีวนะพื้นเมืองและโดยวิธีการสังเคราะห์ทางเคมีโดยการเปลี่ยนแปลงบางส่วนในโครงสร้างทางเคมีทำให้ได้การเตรียมกึ่งสังเคราะห์ ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่คือการพัฒนาวิธีการเพื่อให้ได้เพนิซิลลินกึ่งสังเคราะห์ โดยวิธีการสังเคราะห์ทางชีววิทยา สกัดแกนกลางของโมเลกุลเพนิซิลลิน กรด 6-อะมิโนพีนิซิลลานิก (6-APA) ซึ่งมีฤทธิ์ต้านจุลชีพที่อ่อนแอ โดยการรวมกลุ่มเบนซิลกับโมเลกุล 6-APA เบนซิลเพนิซิลลินถูกสร้างขึ้นซึ่งขณะนี้ได้มาจากการสังเคราะห์ทางชีววิทยาด้วย

ใช้กันอย่างแพร่หลายในยาภายใต้ชื่อเพนิซิลลิน benzyl peicillin มีฤทธิ์ทางเคมีบำบัดที่รุนแรง แต่ใช้งานได้เฉพาะกับจุลินทรีย์แกรมบวกและไม่ส่งผลต่อจุลินทรีย์ที่ดื้อยาโดยเฉพาะ Staphylococci ซึ่งเป็นเอนไซม์ - β-lactamase เบนซิลเพนิซิลลินสูญเสียกิจกรรมอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ทางปากได้ เนื่องจากจะถูกทำลายในทางเดินอาหาร การเตรียมกึ่งสังเคราะห์ยังได้รับบนพื้นฐานของกรด 7-aminocephalosporic (7-ACA) อนุพันธ์ของ 7-ACC: cephalothin, cephaloridine (ceporia) ไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ในผู้ที่ไวต่อยาเพนิซิลลิน นอกจากนี้ยังได้รับยาปฏิชีวนะกึ่งสังเคราะห์อื่น ๆ เช่น rifampicin ซึ่งเป็นยาต้านวัณโรคที่มีประสิทธิภาพ

การสังเคราะห์ทางชีววิทยา

โครงสร้างทางเคมีที่สมบูรณ์ได้รับการจัดตั้งขึ้นสำหรับหนึ่งในสามของยาปฏิชีวนะที่รู้จัก และมีเพียงครึ่งเดียวเท่านั้นที่สามารถได้มาจากการสังเคราะห์ทางเคมี ดังนั้นการสังเคราะห์ทางจุลชีววิทยาของการได้รับสารปฏิชีวนะจึงมีความเกี่ยวข้องมาก การสังเคราะห์ยาปฏิชีวนะโดยจุลินทรีย์เป็นหนึ่งในอาการของการเป็นปรปักษ์กัน มีความเกี่ยวข้องกับลักษณะการเผาผลาญบางอย่างที่เกิดขึ้นและคงที่ในช่วงวิวัฒนาการ กล่าวคือ เป็นลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งแสดงออกในรูปแบบของสารปฏิชีวนะแต่ละประเภทโดยเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่งหรือมากกว่านั้น

ตามกฎแล้วการผลิตยาปฏิชีวนะทางอุตสาหกรรมนั้นดำเนินการโดยการสังเคราะห์ทางชีวภาพและรวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้:

การเลือกสายพันธุ์ผู้ผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง (มากถึง 45,000 หน่วย/มล.)

ทางเลือกของสารอาหาร;

กระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

การแยกยาปฏิชีวนะออกจากของเหลวเพาะเลี้ยง

การทำให้บริสุทธิ์ด้วยยาปฏิชีวนะ

การเลือกสายพันธุ์ผู้ผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง สายพันธุ์ธรรมชาติส่วนใหญ่ไม่ทำงานและไม่สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมได้ ดังนั้น หลังจากเลือกสายพันธุ์ธรรมชาติที่ว่องไวที่สุด สารก่อกลายพันธุ์หลายชนิดจึงถูกใช้เพื่อเพิ่มผลผลิต ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอย่างต่อเนื่อง สารก่อกลายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพคือสารก่อกลายพันธุ์ที่มีลักษณะทางกายภาพ เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ นิวตรอนเร็วหรือสารเคมี การใช้สารก่อกลายพันธุ์ทำให้ไม่เพียงแต่จะเพิ่มผลผลิตของสายพันธุ์ธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังได้สายพันธุ์ที่มีคุณสมบัติใหม่ๆ ที่จุลินทรีย์ตามธรรมชาติไม่รู้จักอีกด้วย

สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของยาปฏิชีวนะคือการเลือกองค์ประกอบที่มีเหตุผลของสารอาหาร แนวคิดของ "สื่อวัฒนธรรม" ไม่เพียงแต่รวมถึงองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของส่วนประกอบหรือองค์ประกอบแต่ละอย่างที่จำเป็นสำหรับการแลกเปลี่ยนเชิงสร้างสรรค์และพลังงานของร่างกาย (แหล่งที่มาของไนโตรเจน คาร์บอน ฟอสฟอรัส แหล่งที่มาของธาตุต่างๆ วิตามินและ สารเร่งการเจริญเติบโต) แต่ยังรวมถึงปัจจัยทางเคมีกายภาพและทางกายภาพด้วย (ความเป็นกรดที่ออกฤทธิ์ ศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์ อุณหภูมิ การเติมอากาศ ฯลฯ) ปัจจัยเหล่านี้สัมพันธ์กันและมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาจุลินทรีย์

เมื่อเลือกสื่อขององค์ประกอบที่ต้องการควรคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตที่ปลูกด้วย นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการสร้าง เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดซึ่งจะมีส่วนช่วยในการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ดีที่สุดและการสังเคราะห์ทางชีวภาพของของเสียที่จำเป็น ตัวอย่างเช่น หากสิ่งมีชีวิตไม่สามารถสังเคราะห์สารประกอบที่จำเป็นบางอย่างสำหรับกิจกรรมที่สำคัญของมัน (เช่น กรดอะมิโนหรือวิตามิน) จากสารง่าย ๆ ของสารตั้งต้น กรดอะมิโนหรือวิตามินสำเร็จรูปก็ควรถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบเพื่อการพัฒนา สิ่งมีชีวิตที่ "ต้องการ" ดังกล่าวรวมถึงแบคทีเรียบางชนิด (กรดแลคติก ฯลฯ ) Actinomycetes และเชื้อราส่วนใหญ่สร้างสารในร่างกายของพวกเขาและผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ค่อนข้างซับซ้อนของการเผาผลาญอาหารจากสารประกอบที่เกิดขึ้นจากส่วนประกอบที่เรียบง่ายของสารตั้งต้น

วิธีการเพาะเลี้ยงผู้ผลิตยาปฏิชีวนะ

ในสภาพปัจจุบันวิธีการที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ - ผู้ผลิตยาปฏิชีวนะหรือทางชีววิทยาอื่น ๆ สารออกฤทธิ์วิธีการปลูกลึกที่ได้รับการยอมรับ วิธีการนี้ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าจุลินทรีย์พัฒนาในความหนาของสารอาหารที่เป็นของเหลว โดยผ่านอากาศที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วอย่างต่อเนื่อง และสื่อผสม

มีการดัดแปลงหลักสี่วิธีในการปลูกจุลินทรีย์แบบลึก

1. การเพาะปลูกเป็นระยะ ด้วยวิธีนี้ กระบวนการทั้งหมดของการพัฒนาจุลินทรีย์จะเสร็จสมบูรณ์ในถังหมักเดียว หลังจากนั้นถังหมักจะปราศจากของเหลวในวัฒนธรรม ล้างให้สะอาด ฆ่าเชื้อ และเติมด้วยสารอาหารสด สื่อได้รับการฉีดเชื้อจุลินทรีย์ภายใต้การศึกษา และกระบวนการจะกลับมาทำงานต่อ2. วิธีการถอดได้ การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ดำเนินการในถังหมักโดยเลือกส่วนหนึ่งของปริมาตรของของเหลวเพาะเลี้ยงเป็นระยะ (จาก 30 ถึง 60% ของปริมาตรทั้งหมด) ปริมาตรของของเหลวเพาะเลี้ยงในถังหมักจะถูกนำไปที่ระดับเริ่มต้นด้วยสารอาหารสด

3. ทางแบตเตอรี่ การพัฒนาของจุลินทรีย์เกิดขึ้นในชุดของถังหมักที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ของเหลวเพาะเลี้ยงในขั้นตอนหนึ่งของการพัฒนาจุลินทรีย์จะถูกสูบจากถังหมักแรกไปยังถังที่สอง จากนั้นจากถังที่สองถึงถังที่สาม ฯลฯ ถังหมักเปล่าจะเติมสารอาหารสดที่ฉีดเชื้อจุลินทรีย์ทันที ด้วยวิธีการนี้ในการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ more การใช้อย่างมีเหตุผลตู้คอนเทนเนอร์

4. การเพาะปลูกอย่างต่อเนื่อง วิธีการนี้แตกต่างไปจากการปรับเปลี่ยนที่ระบุไว้ในการเพาะปลูกผู้ผลิตยาปฏิชีวนะแบบแช่น้ำ วิธีนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าการพัฒนาของจุลินทรีย์เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของการไหลอย่างต่อเนื่องของสารอาหารซึ่งทำให้สามารถสนับสนุนการพัฒนาของจุลินทรีย์ในระยะหนึ่งของการเจริญเติบโต ระยะของการพัฒนาจุลินทรีย์นั้นพิจารณาจากยาปฏิชีวนะที่ให้ประโยชน์สูงสุดหรือสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ เพื่อการสังเคราะห์ทางชีวภาพสูงสุด

วิธีการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์อีกวิธีหนึ่งคือการเพาะเลี้ยงพื้นผิว วิธีการเพาะเลี้ยงพื้นผิวบนอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดต่างๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการและในกระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เพื่อรักษาวัฒนธรรมการรวบรวม เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางสรีรวิทยาและชีวเคมีของจุลินทรีย์ และเพื่อการวิเคราะห์ ในระดับอุตสาหกรรม วิธีนี้พบการประยุกต์ใช้ในการผลิตวัสดุสปอร์สำหรับการผลิตกรดอินทรีย์โดยใช้เชื้อราราในสกุล Aspergillus

ในวิธีพื้นผิว การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่ผลิตขึ้นบนพื้นผิวของชั้นบาง ๆ ของของเหลวหรือตัวกลางที่เป็นของแข็ง สารอาหารที่เป็นของเหลวส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตกรดอินทรีย์ (ซิตริก, อิตาโคนิก), ของแข็ง - ในการผลิตสารเชิงซ้อนจากแป้งและเซลลูโลสที่มีวัตถุดิบ

วิธีการแยกยาปฏิชีวนะออกจากของเหลวเพาะเลี้ยงนั้นมีความหลากหลายมากและพิจารณาจากลักษณะทางเคมีของยาปฏิชีวนะ ส่วนใหญ่จะใช้วิธีต่อไปนี้:

1. การหว่านดินแขวนลอยในน้ำบนผิวจานวุ้นตัวอย่างดินบางส่วนที่บดอย่างระมัดระวังในครกที่มีน้ำปริมาณเล็กน้อย จะถูกถ่ายโอนในเชิงปริมาณไปยังขวดที่มีน้ำปราศจากเชื้อ เนื้อหาของขวดจะถูกเขย่าเป็นเวลา 5 นาที จากนั้นจึงทำชุดการเจือจางที่ต่อเนื่องกันจากสารแขวนลอยที่เป็นน้ำ ซึ่งหว่านลงบนอาหารเลี้ยงเชื้อที่แนะนำที่เหมาะสม เพื่อให้ได้วัฒนธรรมที่บริสุทธิ์ในอนาคต หลังจากการฟักไข่ในเทอร์โมสตัทที่อุณหภูมิที่ต้องการ จะถูกเพาะย่อยในหลอดทดลองที่มีวุ้นธาตุอาหารเอียง วัฒนธรรมจุลินทรีย์บริสุทธิ์แต่ละชนิดได้รับการเพาะเลี้ยงย่อยบนอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีองค์ประกอบต่างกัน และหลังจากการพัฒนาที่ดีเพียงพอแล้ว คุณสมบัติของยาปฏิชีวนะก็จะถูกทดสอบ

2. การปลูกถ่ายดินบนวุ้นธาตุอาหารที่เคยเพาะเชื้อด้วยสิ่งมีชีวิตทดลอง. พื้นผิวของสารอาหารวุ้นถูกฉีดวัคซีนด้วยการทดสอบ - วัฒนธรรมของสิ่งมีชีวิตที่จำเป็นหลังจากนั้นขนาดเล็กไม่เกินเมล็ดข้าวฟ่างก้อนดินวางบนจานวุ้นหรือดินถูกนำไปใช้ในรูปของฝุ่น กระจายไปทั่วพื้นผิวของจาน จากนั้นถ้วยจะถูกวางไว้ในเทอร์โมสตัทและหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง (24-48 ชั่วโมงและบางครั้งอาจมากกว่านั้น) ชิ้นส่วนของดินหรือแต่ละส่วนจะถูกตรวจสอบรอบ ๆ บริเวณที่มีการยับยั้งการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตทดสอบ วัฒนธรรมบริสุทธิ์ของสิ่งมีชีวิตถูกแยกออกจากไซต์เหล่านี้และอยู่ภายใต้การศึกษาเพิ่มเติม

3. วิธีการบำรุงดินดินที่ศัตรูควรจะถูกแยกออกนั้นอุดมไปด้วยสิ่งมีชีวิตของสายพันธุ์เหล่านั้นซึ่งสัมพันธ์กับที่พวกเขาต้องการได้รับศัตรู เพื่อจุดประสงค์นี้ จะมีการเติมสารแขวนลอยที่ชะล้างของจุลินทรีย์ที่ต้องการลงในตัวอย่างดินที่วางไว้ในภาชนะแก้วอย่างเป็นระบบ จากนั้นในช่วงเวลาหนึ่ง ดินดังกล่าวจะถูกหว่านในรูปแบบของก้อนแยกกันบนจานเพาะเชื้อในจานเพาะเชื้อ ซึ่งก่อนหน้านี้เพาะเชื้อด้วยสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่ใช้เพื่อทำให้ดินอุดมสมบูรณ์

4. วิธีการเหวี่ยงเหวี่ยงของดินเพื่อแยกแอคติโนมัยซีตออกจากดินและโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากดินในฤดูใบไม้ผลิ เมื่อมีเชื้อราและแบคทีเรียจำนวนมากพัฒนาในนั้น วิธีการหมุนเหวี่ยงของสารแขวนลอยของดินถูกนำมาใช้ วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอัตราการตกตะกอนของจุลินทรีย์บางชนิดในสนามแรงเหวี่ยง ที่ 3000 รอบต่อนาที เป็นเวลา 20 นาที อนุภาคที่มีขนาดเท่ากับสปอร์ของเชื้อราหรือเซลล์แบคทีเรียจะถูกสะสมไว้ที่ด้านล่างของหลอด อนุภาคที่มีขนาดเท่ากับสปอร์ของแอคติโนมัยซีตปรากฏขึ้นที่ความเร็วการหมุนเหวี่ยงที่กำหนดในชั้นผิวของของเหลว โดยการเพาะเมล็ด supernatant ในกรณีส่วนใหญ่ (มากถึง 92%) จะได้รับเฉพาะโคโลนีของแอคติโนไมซีเตตบนจานวุ้นที่มีสารอาหาร

5. วิธีการแช่แข็ง - การละลายของดินเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าจุลินทรีย์ในดินนั้นอยู่ในสภาพที่ดูดซับอนุภาคของดิน เพื่อให้การดูดซับจุลินทรีย์จากอนุภาคในดินสมบูรณ์ มีการใช้วิธีการต่างๆ: เคมี ซึ่งตัวอย่างดินจะได้รับการบำบัดด้วยผงซักฟอกต่างๆ ทางกายภาพ ซึ่งใช้วิธีการบดเชิงกลของตัวอย่างดิน

เพื่อการดูดซับจุลินทรีย์จากอนุภาคในดินที่ดีขึ้น แนะนำให้ใช้วิธีการละลายด้วยการเยือกแข็งของดิน สาระสำคัญของวิธีการมีดังนี้ ตัวอย่างดินที่เลือกสำหรับการแยกแอคติโนมัยซีตถูกวางลงในเครื่องระเหยของตู้เย็นในบ้านที่อุณหภูมิ 8°C หลังจากผ่านไปหนึ่งชั่วโมง ตัวอย่างจะถูกลบออกจากตู้เย็นและเก็บไว้ที่ อุณหภูมิห้องจนละลายหมด ขั้นตอนการแช่แข็งและละลายซ้ำสองครั้ง จากนั้นจึงวางตัวอย่างดินในถังปลอดเชื้อ น้ำประปาเขย่าสารแขวนลอยเป็นเวลา 15 นาทีบนเชคเก้อร์ทรงกลมที่ 230 รอบต่อนาที หลังจากนั้นการเจือจางสารแขวนลอยต่างๆ จะถูกหว่านลงบนจานวุ้นสารอาหารในจานเพาะเชื้อ

วิธีการแช่แข็ง-ละลายตัวอย่างดินทำให้สามารถตรวจจับแอคติโนมัยซีตในตัวพวกมันได้ 1.2-3.6 เท่า เมื่อเทียบกับตัวอย่างเดียวกันโดยไม่ต้องแช่แข็ง เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของการดูดซับแอคติโนมัยซีตจากพื้นผิวของอนุภาคดิน การทำให้ยาปฏิชีวนะบริสุทธิ์ทำได้โดยวิธีโครมาโตกราฟี (โครมาโตกราฟีบนอะลูมิเนียมออกไซด์ เซลลูโลส เครื่องแลกเปลี่ยนไอออน) หรือการสกัดแบบทวนกระแส ยาปฏิชีวนะที่บริสุทธิ์จะถูกทำให้แห้งโดยแช่แข็ง หลังจากแยกยาปฏิชีวนะแล้ว จะทดสอบความบริสุทธิ์ของยาปฏิชีวนะ เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ ให้กำหนดองค์ประกอบองค์ประกอบ ค่าคงที่ทางเคมีกายภาพ (จุดหลอมเหลว น้ำหนักโมเลกุล การดูดซับในบริเวณสเปกตรัมที่มองเห็นได้ UV และ IR การหมุนจำเพาะ) สำรวจด้วย ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย, ความเป็นหมันและความเป็นพิษของยาปฏิชีวนะ.

ความเป็นพิษของยาปฏิชีวนะถูกกำหนดในสัตว์ทดลอง ซึ่งได้รับการฉีดเข้าเส้นเลือดดำ ในช่องท้อง ฉีดเข้ากล้าม หรืออย่างอื่นในช่วงเวลาหนึ่งด้วยขนาดต่างๆ ของยาปฏิชีวนะที่ศึกษา ในกรณีที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมภายนอกของสัตว์เป็นเวลา 12-15 วัน ถือว่ายาปฏิชีวนะที่ทดสอบไม่มีคุณสมบัติเป็นพิษที่สังเกตได้ จากการศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วน พบว่ายาปฏิชีวนะชนิดนี้มีความเป็นพิษแฝงหรือไม่ และมีผลกระทบต่อเนื้อเยื่อและอวัยวะของสัตว์แต่ละตัวหรือไม่ ในขณะเดียวกันก็มีการศึกษาธรรมชาติของการกระทำทางชีวภาพของยาปฏิชีวนะ - แบคทีเรียหรือฆ่าเชื้อแบคทีเรียซึ่งทำให้สามารถทำนายกลไกของคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียได้

ขั้นต่อไปในการศึกษายาปฏิชีวนะคือการประเมินคุณสมบัติในการรักษา สัตว์ทดลองติดเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคบางชนิด ปริมาณยาปฏิชีวนะขั้นต่ำที่ปกป้องสัตว์จากการติดเชื้อที่ร้ายแรงคือปริมาณการรักษาขั้นต่ำ ยิ่งอัตราส่วนของปริมาณยาที่เป็นพิษของยาปฏิชีวนะต่อยาที่ใช้รักษาโรคมากเท่าใด ดัชนีการรักษาก็จะยิ่งสูงขึ้น หากขนาดยาที่ใช้ในการรักษาเท่ากับหรือใกล้เคียงกับขนาดยาที่เป็นพิษ (ดัชนีการรักษาต่ำ) แสดงว่าโอกาสในการใช้ยาปฏิชีวนะในทางการแพทย์มีจำกัดหรือเป็นไปไม่ได้เลย ในกรณีที่ยาปฏิชีวนะเข้าสู่สถานพยาบาลอย่างกว้างขวาง จะมีการพัฒนาวิธีการผลิตทางอุตสาหกรรมและศึกษาโครงสร้างทางเคมีอย่างละเอียด

มาตรฐานของยาปฏิชีวนะ

หน่วยของกิจกรรมยาปฏิชีวนะถูกนำมาใช้เป็นปริมาณยาปฏิชีวนะขั้นต่ำที่สามารถยับยั้งการพัฒนาหรือชะลอการเจริญเติบโตของสายพันธุ์มาตรฐานของจุลินทรีย์ทดสอบในปริมาณหนึ่งของสารอาหาร ขนาดของฤทธิ์ทางชีวภาพของยาปฏิชีวนะมักจะแสดงในหน่วยขนาดยาทั่วไป (ED) ที่มีอยู่ในสารละลาย 1 มล. (ED / ml) หรือ 1 มก. ของยา (ED / mg) ตัวอย่างเช่น หน่วยปฏิบัติการยาปฏิชีวนะของเพนิซิลลินถือเป็นปริมาณขั้นต่ำของยาที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ Staphylococcus aureus ของสายพันธุ์มาตรฐาน 209 ในน้ำซุปสารอาหาร 50 มล. สำหรับสเตรปโตมัยซิน หน่วยของกิจกรรมถือเป็นปริมาณยาปฏิชีวนะขั้นต่ำที่ชะลอการเจริญเติบโตของอีโคไลในน้ำซุปธาตุอาหาร 1 มล.

หลังจากได้รับยาปฏิชีวนะจำนวนมากในรูปแบบบริสุทธิ์ สำหรับบางยาปฏิชีวนะก็เริ่มแสดงฤทธิ์ทางชีวภาพในหน่วยมวล ตัวอย่างเช่น พบว่าสเตรปโตมัยซินบริสุทธิ์ 1 มก. เทียบเท่ากับ 1,000 IU ดังนั้นกิจกรรมสเตรปโตมัยซิน 1 หน่วยจึงเท่ากับ 1 ไมโครกรัมของเบสบริสุทธิ์ของยาปฏิชีวนะนี้ ดังนั้น ในกรณีส่วนใหญ่ ปริมาณของสเตรปโตมัยซินจะแสดงเป็นไมโครกรัมต่อมิลลิกรัมหรือไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ยิ่งจำนวนไมโครกรัม/มิลลิกรัมในการเตรียมสเตรปโตมัยซินใกล้ถึง 1,000 เท่าใด การเตรียมการก็จะยิ่งบริสุทธิ์ยิ่งขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าหน่วยของกิจกรรมทางชีวภาพของยาปฏิชีวนะไม่ตรงกับ 1 ไมโครกรัมเสมอไป ตัวอย่างเช่น สำหรับเบนซิลเพนิซิลลิน 1 หน่วยเทียบเท่ากับประมาณ 0.6 ไมโครกรัม เนื่องจากยาปฏิชีวนะ 1 มก. มี 1667 ยูนิต

วิธีการวิเคราะห์ยาปฏิชีวนะ

ไม่เหมือนกับสารประกอบธรรมชาติอื่นๆ (อัลคาลอยด์ ไกลโคไซด์) ไม่มีปฏิกิริยากลุ่มทั่วไปสำหรับยาปฏิชีวนะ ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถใช้ได้เฉพาะกับยาปฏิชีวนะในกลุ่มเคมีหนึ่งกลุ่มเท่านั้น ตัวอย่างเช่น สำหรับเตตราไซคลีนหรือไนโตรฟีนิลอัลคิลลามีน (เลโวมัยซิติน) สามารถใช้ปฏิกิริยาสีต่างๆ สำหรับกลุ่มการทำงานที่เกี่ยวข้องเพื่อระบุยาปฏิชีวนะ ลักษณะสเปกตรัมในบริเวณที่มองเห็นได้ UV และ IR ของสเปกตรัม วิธีโครมาโตกราฟี สำหรับการกำหนดปริมาณของยาปฏิชีวนะจะใช้วิธีการทางชีววิทยาเคมีและกายภาพเคมี

วิธีการทางชีวภาพขึ้นอยู่กับการกระทำทางชีววิทยาโดยตรงของยาปฏิชีวนะกับสิ่งมีชีวิตทดสอบที่ใช้ซึ่งมีความไวต่อยาปฏิชีวนะนี้ วิธีการแพร่กระจายที่ใช้ขึ้นอยู่กับความสามารถของโมเลกุลของยาปฏิชีวนะในการแพร่เชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อ ประมาณขนาดของโซนที่สิ่งมีชีวิตทดสอบที่ใช้ไม่พัฒนา ขนาดนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของยาปฏิชีวนะ ความเข้มข้น pH และองค์ประกอบของตัวกลาง และอุณหภูมิของการทดลอง

การทดสอบทางชีววิทยาอีกประเภทหนึ่งใช้ turbi-dimetry ซึ่งเป็นวิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาณของความเข้มของแสงที่ดูดซับโดยอนุภาคแขวนลอย - เซลล์ของจุลินทรีย์ เมื่อมีการเติมยาปฏิชีวนะจำนวนหนึ่งเข้าไป จะมีความล่าช้าในการเจริญเติบโตของเซลล์จุลินทรีย์ (ผลจากแบคทีเรีย) และการตายของเซลล์จุลินทรีย์ (ผลการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย) สิ่งนี้จะเปลี่ยน (ลด) ความเข้มของแสงที่ถูกดูดกลืน สามารถใช้วิธีนีเฟโลเมตริกของการวิเคราะห์เชิงปริมาณโดยความเข้มของแสงที่จุลินทรีย์กระจัดกระจายได้เป็นวิธีการทางเลือก

สำหรับการกำหนดปริมาณยาปฏิชีวนะจะใช้วิธีการสเปกตรัมต่างๆ - อย่างแรกคือวิธี photocolorimetric และ spectrophotometric ตัวอย่างเช่น เพื่อตรวจสอบความเข้มข้นของสารละลายอีรีโทรมัยซิน สามารถใช้วิธีโฟโตคัลเลอร์ริเมตริกได้ โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงในการดูดซึมของสารละลายยาปฏิชีวนะหลังจากปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก ยาปฏิชีวนะในกลุ่มเตตราไซคลินสามารถกำหนดได้โดยวิธีสเปกโตรโฟโตเมตรีโดยแถบการดูดซึมที่หายไปหลังจากการไฮโดรไลซิสด้วยด่างของสารออกฤทธิ์ มีการพัฒนาวิธีการซึ่งรวมเอาวิธีการทางเคมีกายภาพและชีวภาพเข้าไว้ด้วยกันเพื่อประเมินกิจกรรมของยา วิธีการนี้ใช้การเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์ในตัวกลางที่มีเซลล์จุลินทรีย์เมื่อสัมผัสกับ สารเคมีโดยเฉพาะยาปฏิชีวนะ

การเก็บรักษาสายพันธุ์ของผู้ผลิตยาปฏิชีวนะในสถานะใช้งาน

สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการผลิตยาปฏิชีวนะในอุตสาหกรรมเช่นเดียวกับการศึกษาในห้องปฏิบัติการของผู้ผลิตสารปฏิชีวนะเป็นวิธีการรักษาความมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตซึ่งทำให้สามารถรักษากิจกรรมยาปฏิชีวนะให้อยู่ในระดับคงที่ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าจุลชีพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอคติโนมัยซีต ถูกเปลี่ยนแปลงได้อย่างง่ายดายโดยวิธีการเก็บรักษาแบบเดิม นอกจากนี้ มักสูญเสียคุณสมบัติของยาปฏิชีวนะทั้งหมดหรือบางส่วน เห็นได้ชัดว่าการสูญเสียคุณสมบัติของยาปฏิชีวนะขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าภายใต้สภาวะปกติของการเพาะปลูกเราไม่สามารถสร้างเงื่อนไขดังกล่าวที่จะช่วยให้ร่างกายสามารถรักษาลักษณะทางสรีรวิทยาพื้นฐานของมันได้ บ่อยครั้งการสูญเสียกิจกรรมเกิดขึ้นเมื่อเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์บนสื่อที่อุดมไปด้วยองค์ประกอบและการถ่ายโอนบ่อยครั้ง

ในเวลาเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางสรีรวิทยาหรือชีวเคมีของผู้ผลิตสารปฏิชีวนะสามารถกำหนดได้จากรูปแบบทางพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าผู้ผลิต gramicidin C แยกตัวระหว่างการพัฒนาออกเป็นหลายสายพันธุ์ ซึ่งบางชนิดไม่ก่อให้เกิดยาปฏิชีวนะชนิดนี้ นอกจากนี้ กระบวนการแตกแยกของวัฒนธรรมไปในทิศทางของการศึกษาใน จำนวนมากตัวแปรที่ไม่ใช้งานทางชีวภาพ ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การสูญเสียความสามารถของวัฒนธรรมในการสร้างแกรมซิดินอย่างสมบูรณ์ ในปัจจุบัน มีการใช้วิธีการหลายวิธีเพื่อรักษาวัฒนธรรมของผู้ผลิตยาปฏิชีวนะ เพื่อให้มั่นใจว่าพวกเขาจะอยู่ในสภาวะที่กระฉับกระเฉงในระยะยาว วิธีการเหล่านี้อยู่บนพื้นฐานของหลักการชะลอการพัฒนาจุลินทรีย์ หลักการอนุรักษ์ สำหรับผู้ผลิตสารปฏิชีวนะแต่ละประเภท ควรเลือกวิธีการถนอมที่เหมาะสมที่สุดของตนเอง ซึ่งช่วยให้วัฒนธรรมสามารถคงสถานะใช้งานอยู่ได้เป็นเวลานาน

วิธีการที่พบบ่อยที่สุดในการรักษาวัฒนธรรมของจุลินทรีย์ที่ผลิตยาปฏิชีวนะในสภาวะที่ออกฤทธิ์มีดังนี้

1. การทำให้แห้งของวัฒนธรรม

2. การเก็บรักษาเซลล์พืชหรือสปอร์ของสิ่งมีชีวิตในดินปลอดเชื้อ ทรายปลอดเชื้อ หรือเมล็ดพืชบางชนิด (เช่น ข้าวฟ่าง) ผู้เขียนหลายคนระบุว่า วัฒนธรรมของแอคติโนมัยซีตที่อยู่ในดินปลอดเชื้อยังคงมีอยู่เป็นเวลา 30 ปีขึ้นไป

3. การเก็บรักษาสปอร์ในรูปของสารแขวนลอยในน้ำในหลอดปิดผนึก

4. การจัดเก็บสปอร์ในทรายควอทซ์ปลอดเชื้อ

5. การเก็บรักษาเชื้อบนข้อต่อวุ้นใต้น้ำมันแร่

6. การเก็บรักษาวัฒนธรรมที่อุณหภูมิต่ำ (+4, +5 องศาเซลเซียส)

7. เมื่อเร็ว ๆ นี้เพื่อให้จุลินทรีย์ต่าง ๆ อยู่ในสภาพที่ใช้งานได้จึงใช้ไนโตรเจนเหลวซึ่งจะมีการแขวนเซลล์ที่ล้างจากสื่อ บางครั้งวัฒนธรรมของ actinomycetes ที่อยู่บนก้อนวุ้นที่ตัดจากจานวุ้นในจานเพาะเชื้อจะถูกเก็บรักษาไว้ในสถานะก๊าซของไนโตรเจนเหลว

รูปแบบที่ดีที่สุดของการเก็บรักษาสิ่งมีชีวิตซึ่งไม่มีการสูญเสียกิจกรรมของยาปฏิชีวนะคือการทำให้เยือกแข็งของพวกมัน - วิธีนี้เหมาะสำหรับทั้งจุลินทรีย์ที่สร้างสปอร์และไม่ก่อตัวสปอร์ สาระสำคัญของวิธีนี้คือการระงับเซลล์หรือสปอร์ของจุลินทรีย์ที่เตรียมในสื่อที่อุดมไปด้วยโปรตีน (มักใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ เซรั่มในเลือด) จะถูกแช่แข็งอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิ -40 ถึง -60 ° C และ ทำให้แห้งภายใต้สุญญากาศจนเหลือความชื้น (0.5-0.7%) หลังจากการบำบัดดังกล่าว หลอดบรรจุที่มีสปอร์หรือเซลล์ของจุลชีพที่ถูกทำแห้งเยือกแข็งจะถูกผนึก แบคทีเรียในรูปแบบฟรีซดรายสามารถเก็บรักษาไว้ได้นาน 16-18 ปี สปอร์ของเชื้อราจะไม่สูญเสียคุณสมบัติพื้นฐานของพวกมันเมื่อเก็บในรูปแบบแห้งเยือกแข็งเป็นเวลา 10 ปี